An accurate solar axions ray-tracing response of BabyIAXO

Ahyoune, S. ; Altenmüller, K. ; Antolín, I. ; Basso, S. ; Brun, P. ; Candón, F.R. (Universidad de Zaragoza) ; Castel, J. F. (Universidad de Zaragoza) ; Cebrián, S. (Universidad de Zaragoza) ; Chouhan, D. ; Della Ceca, R. ; Cervera-Cortés, M. ; Chernov, V. ; Civitani, M. M. ; Cogollos, C. ; Costa, E. ; Cotroneo, V. ; Dafní, T. (Universidad de Zaragoza) ; Derbin, A. ; Desch, K. ; Díaz-Martín, M. C. ; Díaz-Morcillo, A. ; Díez-Ibáñez, D. (Universidad de Zaragoza) ; Diez Pardos, C. ; Dinter, M. ; Döbrich, B. ; Drachnev, I. ; Dudarev, A. ; Ezquerro, A. (Universidad de Zaragoza) ; Fabiani, S. ; Ferrer-Ribas, E. ; Finelli, F. ; Fleck, I. ; Galán, J. ; Galanti, G. ; Galaverni, M. ; García, J. A. (Universidad de Zaragoza) ; García-Barceló, J. M. ; Gastaldo, L. ; Giannotti, M. (Universidad de Zaragoza) ; Giganon, A. ; Goblin, C. ; Goyal, N. ; Gu, Y. ; Hagge, L. ; Helary, L. ; Hengstler, D. ; Heuchel, D. ; Hoof, S. ; Iglesias-Marzoa, R. ; Iguaz, F. J. ; Iñiguez, C. ; Irastorza, I. G. (Universidad de Zaragoza) ; Jakovcic, K. ; Käfer, D. ; Kaminski, J. ; Karstensen, S. ; Law, M. ; Lindner, A. ; Loidl, M. ; Loiseau, C. ; López-Alegre, G. ; Lozano-Guerrero, A. ; Lubsandorzhiev, B. ; Luzón, G. (Universidad de Zaragoza) ; Manthos, I. ; Margalejo, C. (Universidad de Zaragoza) ; Marín-Franch, A. ; Marqués, J. (Universidad de Zaragoza) ; Marutzky, F. ; Menneglier, C. ; Mentink, M. ; Mertens, S. ; Miralda-Escudé, J. ; Mirallas, H. (Universidad de Zaragoza) ; Muleri, F. ; Muratova, V. ; Navarro-Madrid, J. R. ; Navick, X. F. ; Nikolopoulos, K. ; Notari, A. ; Nozik, A. ; Obis, L. ; Ortiz-de-Solórzano, A. (Universidad de Zaragoza) ; O’Shea, T. ; von Oy, J. ; Pareschi, G. ; Papaevangelou, T. ; Pareschi, G. ; Perez, K. ; Pérez, O. (Universidad de Zaragoza) ; Picatoste, E. ; Pivovaroff, M. J. ; Porrón, J. (Universidad de Zaragoza) ; Puyuelo, M. J. (Universidad de Zaragoza) ; Quintana, A. (Universidad de Zaragoza) ; Redondo, J. (Universidad de Zaragoza) ; Reuther, D. ; Ringwald, A. ; Rodrigues, M. ; Rubini, A. ; Rueda-Teruel, S. ; Rueda-Teruel, F. ; Ruiz-Chóliz, E. ; Ruz, J. ; Schaffran, J. ; Schiffer, T. ; Schmidt, S. ; Schneekloth, U. ; Schönfeld, L. ; Schott, M. ; Segui, L. (Universidad de Zaragoza) ; Singh, U. R. ; Soffitta, P. ; Spiga, D. ; Stern, M. ; Straniero, O. ; Tavecchio, F. ; Unzhakov, E. ; Ushakov, N. A. ; Vecchi, G. ; Vogel, J. K. ; Voronin, D. M. ; Ward, R. ; Weltman, A. ; Wiesinger, C. ; Wolf, R. ; Yanes-Díaz, A. ; Yu, Y.

Resumen: BabyIAXO is the intermediate stage of the International Axion Observatory (IAXO) to be hosted at DESY. Its primary goal is the detection of solar axions following the axion helioscope technique. Axions are converted into photons in a large magnet that is pointing to the sun. The resulting X-rays are focused by appropriate X-ray optics and detected by sensitive low-background detectors placed at the focal spot. The aim of this article is to provide an accurate quantitative description of the different components (such as the magnet, optics, and X-ray detectors) involved in the detection of axions. Our efforts have focused on developing robust and integrated software tools to model these helioscope components, enabling future assessments of modifications or upgrades to any part of the IAXO axion helioscope and evaluating the potential impact on the experiment’s sensitivity. In this manuscript, we demonstrate the application of these tools by presenting a precise signal calculation and response analysis of BabyIAXO’s sensitivity to the axion-photon coupling. Though focusing on the Primakoff solar flux component, our virtual helioscope model can be used to test different production mechanisms, allowing for direct comparisons within a unified framework.

Idioma: Inglés

DOI: 10.1007/JHEP02(2025)159

Año: 2025

Publicado en: Journal of High Energy Physics 2025, 2 (2025), 159 [36 pp.]
ISSN: 1126-6708

Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/DGA/E16_23R
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/DGA/E21-23R
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/DGA/E27-23R
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/EC/H2020/788781/EU/Towards the detection of the axion with the International Axion Observatory/IAXOplus
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/EC/H2020/802836/EU/Axions and relatives across different mass scales/AxScale
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/MICINN/PID2019-108122GB-C31
Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/ES/MICINN/PID2022-137268NB-C51

Tipo y forma: Artículo (Versión definitiva)

Área (Departamento): Área Astronomía y Astrofísica (Dpto. Física Teórica)
Área (Departamento): Proy. investigación HCA (Dpto. Física Teórica)
Área (Departamento): Área Física Teórica (Dpto. Física Teórica)
Área (Departamento): Área Física Atóm.Molec.y Nucl. (Dpto. Física Teórica)